一、结构体

1.1结构体的认识：

1.2结构体的声明

1.先声明结构体类型，再定义该类型的变量

2.在声明类型的同时定义

1.3结构体的特殊声明

1.4结构体的自引用

1.5结构体的初始化和访问

1.6结构体内存对齐

1.7修改默认对齐数

1.8结构体传参

二、位段

2.1什么是位段

2.2位段的内存分配

2.3位段的跨平台问题

三、枚举

3.1枚举类型的定义

3.2枚举的使用

3.3枚举的优点

四、联合（共用体）

4.1联合体的定义

4.2联合体的特点

4.3联合大小的计算

前言：C语言提供了一些由系统已定义好的数据类型，如：int,float,char等，用户可以在程序中用它们定义变量，解决一般的问题，但我们要处理的问题往往比较复杂，只有系统提供的类型还不能满足应用的需求，C语言允许用户根据自己建立一些数据类型，并用它来定义变量。

一、结构体

1.1结构体的认识：

结构是一些值的集合，这些值称为成员变量。结构的每个成员可以是不同类型的变量。

声明一个结构体类型的一般形式：

struct 结构体名

{

//成员变量，是用来描述结构体对象的相关属性

成员列表

}；

注意：结构体类型的名字是由一个关键字struct和结构体名组合而成的（例如：struct Student）。结构体名是由用户指定的，又称“结构体标记”，以区别于其他结构体类型。上面结构体中的Student就是结构体名。

花括号内是该结构体所包含的子项，称为结构体成员。上例中的num,name,age,sex等都是成员。

1.2结构体的声明

1.先声明结构体类型，再定义该类型的变量

struct Student
{
	int num;			
	char name[20];		
	char sex[5];		
	int age;			
};


int main()
{
    struct Student s1；
    struct Student s2；
    return 0;
}

2.在声明类型的同时定义

struct Student
{
	int num;			
	char name[20];		
	char sex[5];		
	int age;			
}s1,s2;

这种方法定义的一般形式为

struct 结构体名

{

成员列表；

}变量名列表；

注意：声明类型和定义变量放在一起进行，能直接看到结构体的结构，比较直观，在写小程序时用此方法比较方便，但在写大程序时，往往要求对类型的声明和对变量的定义分别放在不同的地方，以使程序结构清晰，便于维护。

下面我们通过图来加强对结构体类型和结构体变量的理解

1.3结构体的特殊声明

在声明结构的时候，可以不完全的声明。匿名结构体类型，例如：

//匿名结构体类型
struct
{
     int a;
     char b;
     float c;
}x;
struct
{
     int a;
     char b;
     float c;
}*p;

只能使用一次

上面的两个结构在声明的时候省略掉了结构体标签（tag）。

p = &x；

警告：编译器会把上面的两个声明当成完全不同的两个类型。所以是非法的。

1.4结构体的自引用

struct Node
{
     int data;             //数据域
     struct Node* next;    //指针域
};

struct Node next;

写成这样是错误的，sizeof(struuct Node)的大小是未知的。

1.5结构体的初始化和访问

struct Student
{
	int num;			
	char name[20];		
	char sex[5];		
	int age;	
};						


int main()
{
	struct Student s1 = { 114202,"张三","男",18 };
	printf("%d %s %s %d\n", s1.num, s1.name, s1.sex, s1.age);
	return 0;
}



//结构体嵌套初始化
struct Node
{
     int data;
     struct Point p;
     struct Node* next; 
}n1 = {10, {4,5}, NULL};

在定义结构体变量时可以对它的成员初始化。初始化列表是用花括号括起来的一些常量，这些常量依次赋给结构体变量中的各成员。

注意：是对结构体变量初始化，而不是对结构体类型初始化。

结构体的访问

p指向一个结构体变量stu

stu.成员名
(*p).成员名
p->成员名

1.6结构体内存对齐

结构体内存对齐多数情况下是用来计算结构体大小，接下来让我观察下面的代码，两个结构体的大小是多少

根据我们现在的知识char是一个字节，int是四个字节，所以这两个结构体的大小是6个字节。但结果却和我们想象中不同，这是为什么呢？就让我们带着疑问进入下面的学习。

我们先通过一个宏（offsetof）观察结构体中各成员变量距离起始位置的偏移量

offsetof的功能：计算结构体成员变量相较于结构体起始位置的偏移量

首先得掌握结构体的对齐规则：

第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。
其他成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍的地址处。对齐数 = 编译器默认的一个对齐数与该成员大小的较小值。 VS中默认的值为8 Linux中没有默认对齐数，对齐数就是成员自身的大小
结构体总大小为最大对齐数（每个成员变量都有一个对齐数）的整数倍。
如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处，结构体的整体大小就是所有最大对齐数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍。

例如：

为什么存在内存对齐？

1. 平台原因(移植原因)：不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的；某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常。

2. 性能原因：数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问。

读取i时要访问两次

第一次从齐边界读取4个字节，但i只覆盖了3个字节，还要再读一次才能获得完整的i

总结：
结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。我们将让占用空间小的成员尽量集中在一起，就可以节省空间。

1.7修改默认对齐数

#include <stdio.h>
#pragma pack(8)//设置默认对齐数为8
struct S1
{
     char c1;
     int i;
     char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认

1.8结构体传参

struct S
{
     int data[1000];
     int num;
};

struct S s = {{1,2,3,4}, 1000};


//结构体传参
void print1(struct S s)
{
     printf("%d\n", s.num);
}


//结构体地址传参
void print2(struct S* ps)
{
     printf("%d\n", ps->num);
}


int main()
{
     print1(s);  //传结构体
     print2(&s); //传地址
     return 0;
}

print2函数更好

原因：函数传参的时候，参数是需要压栈的。

如果传递一个结构体对象的时候，结构体过大，参数压栈的的系统开销比较大，所以会导致性能的下降。

结论：结构体传参的时候，要传结构体的地址。

二、位段

2.1什么是位段

位段的声明和结构是类似的，有两个不同：

1.位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int 。

2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。

例如：

struct A
{
 int a:2;
 int b:5;
 int c:10;
 int d:30;
};

A就是一个位段类型。那位段A的大小是多少

4个整型应该是16个字节，现在为什么是8个呢？

在内存中有些数据很小，例如存储1，2，3只需要两个二进制位，使用位段就可以节省30个比特位。

位段是站在节省空间的角度考虑的

2.2位段的内存分配

注意：

1. 位段的成员可以是 int unsigned int signed int 或者是 char （属于整形家族）类型

2. 位段的空间上是按照需要以4个字节（ int ）或者1个字节（ char ）的方式来开辟的。

3. 位段涉及很多不确定因素，位段是不跨平台的，注重可移植的程序应该避免使用位段。

struct S
{
	char a : 3;
	char b : 4;
	char c : 5;
	char d : 4;
};

int main()
{
	struct S s = { 0 };
	s.a = 10;
	s.b = 12;
	s.c = 3;
	s.d = 4;
	return 0;
}

2.3位段的跨平台问题

1. int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。

2. 位段中最大位的数目不能确定。（16位机器最大16，32位机器最大32，写成27，在16位机器会出问题。

3. 位段中的成员在内存中从左向右分配，还是从右向左分配标准尚未定义。

4. 当一个结构包含两个位段，第二个位段成员比较大，无法容纳于第一个位段剩余的位时，是舍弃剩余的位还是利用，这是不确定的。

总结：跟结构相比，位段可以达到同样的效果，并且可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在。

三、枚举

枚举顾名思义就是一一列举。

把可能的取值一一列举。

比如我们现实生活中：

一周的星期一到星期日是有限的7天，可以一一列举。

性别有：男、女、保密，也可以一一列举。

三原色，也可以一一列举。

3.1枚举类型的定义

enum Day//星期
{
	Mon,
	Tues,
	Wed,
	Thur,
	Fri,
	Sat,
	Sun
};

enum Sex//性别
{
	MALE,
	FEMALE,
	SECRET
}；

enum Color//颜色
{
	RED,
	GREEN,
	BLUE
};

以上定义的 enum Day ， enum Sex ， enum Color 都是枚举类型。

{}中的内容是枚举类型的可能取值，也叫枚举常量。

枚举常量的值默认从0开始，依次递增1

在声明枚举类型的时候也可以赋初值

3.2枚举的使用

enum Color
{
     RED=1,
     GREEN=2,
     BLUE=4
};


enum Color clr = GREEN;//只能拿枚举常量给枚举变量赋值，才不会出现类型的差异。

enum Color clr = 3；

这段代码是错误的，3是int类型，clr变量是Color类型，无法赋值成功。说明枚举是一种类型

3.3枚举的优点

我们可以使用 #define 定义常量，为什么非要使用枚举？

枚举的优点：

1. 增加代码的可读性和可维护性

2. 和#define定义的标识符比较枚举有类型检查，更加严谨。

3. 便于调试

4. 使用方便，一次可以定义多个常量

四、联合（共用体）

4.1联合体的定义

联合也是一种特殊的自定义类型

这种类型定义的变量也包含一系列的成员，特征是这些成员公用同一块空间（所以联合也叫共用体）。

例如：

union Un
{
	int i;
	char a;
};

int main()
{
	union Un un = { 0 };
	un.i = 0x11223344;
	un.a = 0x55;

	return 0;
}

4.2联合体的特点

联合的成员是共用同一块内存空间的，这样一个联合变量的大小，至少是最大成员的大小（因为联合至少得有能力保存最大的那个成员）。

union Un
{
	int i;
	char a;
};

int main()
{
	union Un un = { 0 };
	printf("%p\n", &un);
	printf("%p\n", &(un.i));
	printf("%p\n", &(un.a));
	return 0;
}

例：判断当前计算机的大小端存储

union 
{
	int i;
	char a;
}un;

int check()

{
	union
	{
		int i;
		char a;
	}un = { .i = 1 };
	return un.a;
}

int main()
{
	
	int ret = check();
	if (ret == 1)
	{
		printf("小端\n");
	}
	else
	{
		printf("大端\n");
	}
	return 0;
}